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?Java文件和IO流基礎部分

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 文件VSIO流

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前言

? ? 在我們學習了前面的Java操作后，我們目前需要靈活的對文件進行靈活的操作，學習IO流是編程中的基礎與核心技能，幾乎所有的應用程序都涉及數據輸入輸出（I/O）操作。其實就是數據交互的一種方式，下面讓我們詳細的學習一下。

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一、文件的定義與理解：

? ? 首先我先談談我對文件的理解。文件是保存數據的地方，比如大家經常使用的word文檔，txt文件，excel文件，都是文件，它既可以保存一張圖片，也可以保存視頻和聲音。

? ? 專業定義：

? 計算機文件是以計算機硬盤，光盤以及移動存儲設備為載體的存儲在計算機上的信息集合，其存儲形式可以是文本文檔，圖片和程序等。文件通常具有文件擴展名，用于指示文件類型，例如，圖片文件擴展名為jpg，文本文件擴展名是txt等。

? ?文件系統和路徑：

? ? 一個文件系統可以包含三類對象：文件，目錄和符號鏈接。當今流行的操作系統都支持文件和目錄，并且允許目錄中包含子目錄，處于目錄樹中最頂部的目錄稱為“根目錄”。Linux和UNIX操作系統只有一個根目錄/；而windows操作系統可以有多個根目錄，例如“c:\”“d:\”等

? ? 文件系統中的對象可以使用一條路徑作為唯一的識別，例如，windows系統C盤下的User目錄可以表示成“C:\Users”。

? ? ?路徑有絕對路徑和相對路徑兩種：

? ? ?絕對路徑-------從根路徑開始，對文件進行完整描述，例如，“D:\data\qst.txt”。

? ? ?相對路徑-------從當前路徑為參照，對文件進行描述，例如，“data\qst.txt”。

二、IO流的定義和分類：

1.定義：

? ? ?Java的IO流是實現數據輸入(Input)和輸出(Output)的基礎，可以對數據實現讀/寫操作。流的優勢在于使用統一的方式對數據進行操作或傳遞，簡化了代碼的操作。

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形象的理解：

? ? ?可以把兩端當成一個用戶和物流中心，中間的就是外賣小哥，來回兩個過程。

2.流的分類：

? ? 按流的流向來分：

? 輸入流：只能從輸入流中讀取數據，而不能向輸入流中寫入數據；

? 輸出流：只能向輸出流中寫入數據，而不能從輸出流中讀取數據；

? ?按照流所操作的基本數據單元來分，可將流分為字節流和字符流。

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核心區別在于處理數據的基本單位是字節還是字符。

?分類	?基類	?適用場景	?典型實現類
?字節流	InputStream/OutputStream	處理二進制數據（圖片、視頻、壓縮包等）	FileInputStream、ByteArrayInputStream
?字符流	Reader/Writer	處理文本數據（.txt、.csv等）	FileReader，StringWriter

? ? ?節點流和處理流：

? 節點流可以從一個特定的數據元讀寫數據。而處理流（也叫包裝流）是“連接”已存在的流（節點流或處理流），為程序提供更為強大的讀寫功能。（更加靈活。）

? ? 我們這里詳細的解釋一下底層處理流：

? ? ? ? ?這其實屬于一種處理模式：修飾器模式（Decorator Pattern）??是一種關鍵設計模式，它通過動態組合對象的方式，為I/O流提供靈活的功能擴展能力，同時避免因繼承導致的類爆炸問題。

修飾器模式的核心作用

1. ?動態擴展功能
   在不修改原有類的基礎上，通過嵌套包裝（Wrapping）?的方式，為I/O流動態添加新功能（如緩沖、壓縮、加密等）。

2. ?避免類爆炸
   如果通過繼承實現所有功能組合（如緩沖+壓縮+加密），需要為每個組合創建子類，導致類數量指數級增長。修飾器模式通過組合替代繼承，僅需少量類即可覆蓋所有功能組合。

3. ?保持接口一致性
   所有修飾器類（如BufferedInputStream）與基礎流類（如FileInputStream）實現相同的接口（如InputStream），使嵌套調用透明化。

? ? ? 修飾器模式在Java I/O中的實現

?? ??基礎結構：

• ?抽象組件（Component）?：定義核心功能接口，如InputStream/OutputStream。
• ?具體組件（Concrete Component）?：實現基礎功能，如FileInputStream（讀取文件）。
• ?修飾器抽象類（Decorator）?：繼承自Component并持有Component的引用，如FilterInputStream。
• ?具體修飾器（Concrete Decorator）?：添加具體功能，如BufferedInputStream（緩沖功能）。

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// 基礎組件：InputStream（抽象接口）
public abstract class InputStream {public abstract int read() throws IOException;
}// 具體組件：FileInputStream（基礎文件流）
public class FileInputStream extends InputStream {public int read() { /* 從文件讀取字節 */ }
}// 修飾器抽象類：FilterInputStream（所有修飾器的基類）
public class FilterInputStream extends InputStream {protected InputStream in;  // 持有被修飾的流對象protected FilterInputStream(InputStream in) { this.in = in; }public int read() throws IOException { return in.read();  // 默認直接調用被修飾流的方法}
}// 具體修飾器：BufferedInputStream（添加緩沖功能）
public class BufferedInputStream extends FilterInputStream {private byte[] buffer = new byte[8192];private int pos;public BufferedInputStream(InputStream in) { super(in); }@Overridepublic int read() throws IOException {if (pos >= buffer.length) {// 從底層流批量讀取數據到緩沖區int bytesRead = in.read(buffer);if (bytesRead <= 0) return -1;pos = 0;}return buffer[pos++];  // 從緩沖區返回單個字節}
}

? 這其實就是一種疊加的模式，你能理解吧，以下這個代碼就是給大家詳細說明一下：

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// 基礎流：讀取文件
InputStream baseStream = new FileInputStream("data.txt");// 添加緩沖功能
InputStream bufferedStream = new BufferedInputStream(baseStream);// 再添加解壓縮功能（假設GZIPInputStream是另一個修飾器）
InputStream gzipStream = new GZIPInputStream(bufferedStream);// 最終使用：依次調用緩沖→解壓→文件讀取
int data = gzipStream.read();

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總結

以上就是今天要講的內容，本文僅僅講了文件和IO流的分類，接下來一篇我會給大家講講流的體系結構，以其它們是如何使用的，謝謝大家，我會持續更新的。